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上海地区预应力桩单桩水平承载力的分析研究,,上海现代建筑设计（集团）有限公司刘陕南2013.10,一、问题的提出二、单桩水平承载力的现场试验三、单桩水平承载性状的数值模拟分析研究四、单桩水平承载力计算方法的分析研究五、主要结论及对设计的建议,目录,一、问题的提出二、单桩水平承载力的现场试验三、单桩水平承载性状的数值模拟分析研究四、单桩水平承载力计算方法的分析研究五、主要结论及对设计的建议,目录,有关地基基础抗震问题现行规范规定地基抗震方面场地的选择、液化的判别和处理等相对明确。基础抗震方面1）基础竖向抗震有比较明确的规定。2）基础水平抗震验算，相应规定并不十分明确7度设防地区天然地基浅基础水平抗震一般不必验算（摩擦系数远大于0.1）；桩基水平抗震验算规定不明确。,一、问题的提出,国标构筑物抗震设计规范GB50191-93桩基水平抗震承载力可按桩的水平承载力设计值和桩承台正侧面土的水平抗力设计值之和进行计算，不应计入桩承台底面与地基土间的摩擦力。基础正侧面土的水平抗力，可取被动土压力的1/3。,,行业标准冶金建筑抗震设计规范YB9081-97验算桩基水平承载力时，可考虑正侧面土的水平作用，该抗力可按1/3朗金被动土压力取用。,国标建筑抗震设计规范GB50011-2010非液化土中桩基水平抗震验算，当回填土夯实时，可由桩承台正面填土和桩共同承担水平地震作用，不应计入桩承台底面与地基土间的摩擦力。,一、问题的提出,上海市地基基础设计规范99版和建筑抗震设计规程的有关规定非液化地基中的非甲、乙类建筑物，当承台（或地下室）周围存在厚度大于2m的非液化土、非软弱土，且承台外侧土抗力发挥有保证时，可不进行单桩水平抗震承载力验算；可液化土层中设置地下室的非甲、乙类建筑物，当承台（或地下室）周围存在厚度大于3m的非液化土、非软弱土，且承台外侧土抗力发挥有保证时，可不进行单桩水平抗震承载力验算；当需要进行单桩水平承载力抗震验算时（可液化土层中的甲、乙类建筑），当承台外侧土的水平抗力发挥有保证时可考虑承台（或地下室）正侧面土的水平抗力（可取被动土压力值的1/3）或刚性地坪的水平抗力，但不考虑承台（或地下室）地面与地基土之间的摩阻力,一、问题的提出,以往的经验认识一般认为7度设防地区非液化土层中的桩基础可不用进行水平抗震承载力验算。基于上世纪八十年代的桩基工程实践经验Rhd≈1/10Rd预制方桩，桩长2030m，截面400450，设计单桩竖向承载力方法③,方法③当桩身不允许裂缝时，Hcr*0.75；当桩身允许出现裂缝时，Hu/2,方法①H10*0.75,方法②Hcr*0.8,二、单桩水平承载力的现场试验研究,不同桩型预应力管桩HCR对应位移,,设计值取用标准讨论如果统一取H10,对于AB型，其桩身可能已出现裂缝。如果均按Hcr进行取用，对于B型桩，桩顶可能发生较大位移，对于建筑桩基，一般是不允许的。,minH10,HCR）,二、单桩水平承载力的现场试验研究,小结,,,,,,1、实测桩身弯矩最大值弯矩零点的位置与以往工程经验吻合。,2、灌注桩和预应力桩承载力的判定标准需要有所区分。,3、灌注桩单桩水平承载力在同一场地中差异较大；而预制桩（包括预制方桩和预应力桩）水平承载力在同一场地中相对比较稳定。,一、问题的提出二、单桩水平承载力的现场试验三、单桩水平承载性状的数值模拟分析研究四、单桩水平承载力计算方法的分析研究五、主要结论及对设计的建议,目录,3.1数值模拟模型参数,三、单桩水平承载性状的数值分析研究,,土体本构,混凝土采用塑性损伤模型，混凝土采用塑性损伤模型，对钢筋与混凝土采用分离式建模，钢筋采用杆单元，嵌入方式埋入混凝土内，与混凝土共同变形。,MC模型,C30砼应力应变曲线,桩身模型,3.1数值模拟模型参数,,,三、单桩水平承载性状的数值分析研究,Hcr,桩身采用线弹性与损伤模型对比,3.2.1现场试桩数值模拟,三、单桩水平承载性状的数值分析研究,选择以下场地试桩作为对比验证,4T3-DW预应力管桩,,,,,第四章单桩水平承载性状的数值分析研究,H-Y曲线,,钢筋应力,H72.5kN,桩身侧移,4T3-DW预应力管桩,,第四章单桩水平承载性状的数值分析研究,桩身弯矩,实测与计算弯矩最大点出现位置均在深度1.8m（4.5D）处，计算弯矩零点在深度6m（15D）位置处。,5T4-ML预应力方桩,,,,,H-Y曲线,三、单桩水平承载性状的数值分析研究,Test1,,,3.2.2试桩数值模拟小结,实测H10与计算H10比较,第四章单桩水平承载性状的数值分析研究,3.3影响单桩水平承载力若干因素分析,,,,,,三、单桩水平承载性状的数值分析研究,,3.3.3预应力桩灌芯影响,T4-ML场地PHS400250,,,1）不灌芯2）素混凝土灌芯3）配筋4B20混凝土灌芯,三、单桩水平承载性状的数值分析研究,3.3.3预应力桩灌芯影响,,,,灌芯条件下混凝土损伤示意图,三、单桩水平承载性状的数值分析研究,素混凝土灌芯，对水平承载力没有明显影响；配筋灌芯在对H-Y曲线后期陡降变形有一定改善。,3.3.4预应力桩桩型影响,T3-DW场地PHC400-95,,,三、单桩水平承载性状的数值分析研究,3.3.4预应力桩桩型影响,,,第四章单桩水平承载性状的数值分析研究,桩型变化对H10影响不大；能提高Hcr，显著改善H-Y曲线后期陡降变形，桩型提高能提高桩身延性，,,,,第四章单桩水平承载性状的数值分析研究,,,一、问题的提出二、单桩水平承载力的现场试验三、单桩水平承载性状的数值模拟分析研究四、单桩水平承载力计算方法的分析研究五、主要结论及对设计的建议,目录,四、单桩水平承载力计算方法的分析研究,,,,,上海地基规范2010版水平静载荷试验（H10*0.75）按m法计算,,,,四、单桩水平承载力计算方法的分析研究,3.1规范计算方法（m法）适用性分析1、m法计算结果与试验结果的比较①m法确定单桩水平承载力,,,,,,,三、单桩水平承载力计算方法的分析研究,②m值的讨论分析m值对计算结果有较大的影响通过试验资料直接得到,,,,,,,,参照规范m值经验参数取值,,三、单桩水平承载力计算方法的分析研究,②m值的讨论分析,,,,,,,,试验反算m值与不同规范经验参数值比较表,,三、单桩水平承载力计算方法的分析研究,②m值的讨论分析,,,,,,,,m实测计算水平承载力,试验确定的单桩水平承载力,VS,m实测计算水平承载力更接近于实测结果m经验计算水平承载力是偏于安全的,m经验计算水平承载力,试验确定的单桩水平承载力,VS,三、单桩水平承载力计算方法的分析研究,③m法计算桩身弯矩,,,,,,,,,,水平荷载72.5kN，对应试验点水平位移10mm。最大弯矩点位置基本是重合的。经验参数计算桩身弯矩偏大。,经验参数下限,经验参数上限,四、单桩水平承载力计算方法的分析研究,2、m法与其他计算方法的比较,,,,,,,,,,,,灌注桩,PHC桩,预制方桩,采用m法进行单桩水平承载性状的分析是适用和可行的。,一、问题的提出二、单桩水平承载力的现场试验三、单桩水平承载性状的数值模拟分析研究四、单桩水平承载力计算方法的分析研究五、主要结论及对设计的建议,目录,四、主要结论及对设计的建议,采用预应力空心桩的工程，宜对桩顶范围内进行灌芯，并设置钢筋笼。对单桩有较高水平承载要求的工程，宜采用AB、B型等型号的预应力桩，提高桩身延性。按单桩静荷试验确定单桩水平承载力时，对于预应力空心桩，可按静载荷试验中桩顶标高处水平位移为10mm（对于水平位移敏感的建筑物取水载平位移6mm）所对应的荷载与水平临界荷载两者小值的75确定。,欢迎批评指正,
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